CN104241034B - 微机电系统（mems）结构及设计结构 - Google Patents

Abstract

在本文中公开了微机电系统(MEMS)结构、制造和使用方法、以及设计结构。该方法包括向微机电系统(MEMS)结构的致动器应用第一电压极性，以将MEMS结构置于用于第一操作条件的预定状态。该方法还包括在后续操作条件期间向MEMS结构的致动器应用与第一电压极性相反的第二电压极性。

Description

微机电系统（MEMS）结构及设计结构

技术领域

本发明涉及集成电路，并且更特别地涉及微机电系统(MEMS)结构、制造和使用方法以及设计结构。

背景技术

在集成电路中使用的集成电路开关可以由固态结构(例如晶体管)或无源接线(MEMS)形成。MEMS开关因为其几乎理想的隔离以及其低插入损耗(例如电阻)而通常被采用，隔离对于无线射频应用而言是关键要求，其中它们用于功率放大器(PA)的模式切换。MEMS开关可以用于多种应用，主要是模拟和混合信号应用。一个这样的示例是蜂窝电话芯片，该芯片包含功率放大器(PA)和针对各种广播模式被调谐的电路装置。其它示例包括具有WiFi或其它无线能力的个人计算机或电子平板电脑(pad)。芯片上的集成开关可以将PA连接至适当的电路装置，以使得无需每个模式一个PA。

在操作中，静电致动的MEMS开关的增加的致动偏置加速了经由电介质充电的开关退化，电介质充电又有效地改变了吸合电压(pull-in voltage)。试图减小电介质充电的常规制造模式具有已知的产量问题，例如降低MEMS间隙可以降低产量性能。

因此，在本领域中存在对于克服如上所述的缺陷和限制的需要。

发明内容

在本发明的一个方面中，方法包括向微机电系统(MEMS)结构的致动器应用第一电压极性，以将MEMS结构置于用于第一操作条件的预定状态。该方法还包括在后续操作条件期间向MEMS结构的致动器应用与第一电压极性相反的第二电压极性。

在本发明的一个方面中，方法包括向微机电系统(MEMS)结构应用第一电压极性。该方法还包括在MEMS结构的关断状态或后续致动状态期间向MEMS梁应用第二电压极性。第一电压极性与第二电压极性相反。第一电压极性将MEMS结构置于数据传输模式。在数据传输模式的结尾之后应用第二电压极性。第二电压极性消除跨MEMS结构的电介质充电。

在本发明的另一方面中，提供了用于设计、制造或测试集成电路的可触知地嵌入在机器可读存储介质中的设计结构。该设计结构包括本发明的结构。在另一些实施例中，被编码在机器可读存储介质上的硬件描述语言(HDL)设计结构包括在计算机辅助设计系统中被处理时生成MEMS电容开关的机器可执行表示的元件，其包括本发明的结构。在又一些实施例中，提供了在计算机辅助设计系统中用于生成MEMS电容开关的功能设计模型的方法。该方法包括生成MEMS电容开关的结构元件的功能表示。

在实施例中，在计算机辅助设计系统中用于生成MEMS结构的功能设计模型的方法包括：生成在导通状态和关断状态之间可移动的MEMS梁的功能表示，MEMS梁包括在电介质材料内的第一组致动器和电容器极板；以及生成第二组致动器和另一电容器极板的功能表示，第二组致动器和另一电容器极板与第一组致动器和电容器极板由绝缘体层分离。该表示还包括第一组致动器和第二组致动器中的至少一组被构造和配置为在导通状态中以第一电压极性提供电荷并且在MEMS结构处于后续关断状态之后以第二电压极性提供电荷。

附图说明

在以下具体描述中借由本发明的示例性实施例的非限制性示例参考所指出的多个附图来描述本发明。

图1示出根据本发明的各个方面的微机电系统(MEMS)结构及制造方法；

图2示出根据本发明的附加方面的MEMS结构及制造方法；

图3a至图3c示出由本发明的各个方面构思的操作参数的各个流程，并且其可以在图1和图2的MEMS结构以及其它MEMS结构中实施；

图4示出根据本发明的各个方面实施图3的操作参数的斜降电压的图；

图5示出比较使用不同操作电压的MEMS结构的曲线图；

图6示出与双极操作相比单极操作的抑制寿命的曲线图；以及

图7示出在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计过程的流程图。

具体实施方式

本发明涉及集成电路，并且更特别地涉及微机电系统(MEMS)结构、制造方法以及设计结构。更具体地，本发明涉及MEMS电容开关、制造和使用方法以及相关设计结构。有利地，本发明显著减小或者有效消除跨MEMS结构(例如MEMS电容开关)的电介质充电，由此增加了MEMS结构的抑制(hold down)寿命。此外，通过实施本发明的操作参数，可以消除噪声并且MEMS结构(例如电容开关)将从电介质充电的长期减小受益。

借由示例，本发明构思使用MEMS电容开关的双极操作。例如，在实施例中，多个开关可以在每次使用之后被切换，例如在每次电话呼叫或其它类型的数据传输(例如语音或数据)之后。备选地或附加地，在初始致动完成之后可以向MEMS电容开关应用相反极性的反转极性致动持续短时间段。在又一些实施例中，可以利用两步致动方法，其中应用高电压以致动开关，并且在延迟之后应用较低电压以操作开关(维持抑制)。

更具体而言，本发明涉及在设备(例如蜂窝电话、个人计算机、电子平板电脑等)的各个操作条件期间通过在设备的某些操作条件(例如用于第一呼叫的导通状态、用于第二呼叫的导通状态等)期 间应用特定致动/保持电压来对MEMS电容开关进行操作的方法。这些不同操作条件改善了MEMS电容开关的可靠性，而不会不利地影响设备的性能。例如，本发明与常规操作条件区别例如在于在每次使用之后(例如在设备的不同导通状态期间应用双极致动/保持电压)以及其它构思的操作条件应用不同致动/保持电压。

图1示出根据本发明的各个方面的微机电系统(MEMS)结构及制造方法。根据特定应用和工程标准，本发明的MEMS结构有许多不同形式。例如，MEMS结构可以被实现为梁结构形式。备选的MEMS结构是桥，其具有被固定至晶片的两端。本领域技术人员还应当理解图1(和图2)的MEMS结构是可以实施本发明的操作参数的MEMS电容桥的说明性示例。因此，本发明也构思其它MEMS结构配置。

本领域技术人员还应当理解，可以使用许多不同工具以多种方式制造本发明的MEMS开关以及其它无源和有源部件。然而总体而言，根据集成电路(IC)技术采用方法和工具来形成具有微米级别(具有近似5微米厚、50微米宽和200微米长的开关尺寸)的尺寸的小结构。例如，本发明的结构(例如MEMS梁、极板、致动器等)被建造在晶片上，并且在由光刻工艺图案化的材料膜中实现。具体而言，结构的制作使用三个基本建造块：(i)在衬底上沉积材料膜，(ii)通过光刻成像在膜的顶部上应用图案化的掩模，以及(iii)相对于掩模选择性地对膜进行蚀刻。

更具体而言，如图1中所示，本发明的MEMS结构10包括衬底12。在实施例中，衬底12可以是设备的任何层，其由氧化物或本领域技术人员已知的其它绝缘体材料构成。本领域技术人员应当理解，衬底12可以被实施为SOI晶片或体(BULK)实施方式，或者可以是绝缘衬底，诸如蓝宝石或硅玻璃。SOI晶片或体实施方式的构成材料可以基于半导体设备的所需最终应用来进行选择。例如，绝缘层(例如BOX)可以由氧化物(诸如SiO₂)构成。此外，有源半导体层可以由各种半导体材料组成，诸如Si、SiGe、SiC、SiGeC等。可 以通过常规工艺制作SOI晶片，包括但不限于氧注入(例如SIMOX)、晶片键合等。

再次参照图1，在衬底12内提供互连13。互连13例如可以是在常规形成的过孔中的钨或铜柱。例如，可以使用对于本领域技术人员已知的用于形成柱的任何常规光刻蚀刻和沉积工艺。接线层形成于衬底12上以形成多个接线，例如致动器16a(固定电极)和极板结构16b(用于电容开关)。绝缘体材料14形成于致动器16a和极板结构16b以及衬底12的暴露部分上。绝缘体材料14例如可以是氧化物材料(例如SiO₂)，其经受化学机械抛光以暴露致动器16a和极板结构16b的表面。

在实施例中，致动器16a和极板结构16b可以使用已知的CMOS制作工艺(例如使用添加或减去金属工艺)由金属或金属合金制作。在实施例中，金属或金属合金可以使用常规沉积工艺来沉积，诸如原子层沉积(ALD)、金属溅射或化学气相沉积(CVD)以及其它沉积方法。例如，可以在衬底12上沉积接线层至约0.25微米的深度，但是本发明也构思其它尺寸。随后，对接线层进行图案化以形成致动器16a(固定电极)和极板结构16b。可以使用本领域技术人员已知的常规光刻和蚀刻工艺来执行图案化。至少一个制动器16a被制作为与互连13接触(直接电接触)。

在实施例中，致动器16a(固定电极)和极板结构16b可以由铝形成，但是本发明也构思其它接线材料。例如，致动器16a和极板结构16b可以是难熔金属，诸如Ti、TiN、TaN、Ta和W，或者AlCu、AlCuSi或者Cu、CuMn，以及其它接线材料。在实施例中，致动器16a和极板结构16b可以利用Ti覆盖或者利用抗反射层TiN(例如Ti/Al/Ti/TiN)覆盖；或者在Ta或TaN中被覆盖。绝缘体材料14使用常规沉积工艺(例如化学气相沉积(CVD)或等离子体增强CVD(PECVD))形成于致动器16a和极板结构16b以及衬底12的暴露部分上。

MEMS梁18可以使用常规光刻、沉积和蚀刻工艺来制作。例如， 在用于制作MEMS梁18的实施例中，牺牲性材料(例如硅或其它选择性材料)形成于绝缘体材料14的暴露部分、致动器16a和极板结构16b上。在实施例中，绝缘体材料20a使用常规沉积工艺(例如CVD)沉积于牺牲性材料上。

绝缘体材料20a可以是任何绝缘体材料，诸如基于氧化物的材料，其将形成电容器电介质。此外，本领域技术人员应当理解绝缘体层20a在开关被激活时将防止致动器(固定电极)16a和致动器(悬置电极)22a的短路。此外，如在本文中所描述的那样，致动器(固定电极)16a和致动器(悬置电极)22a的任何组合可以被构造和配置为在导通状态中以第一电压极性提供电荷并且在MEMS结构处于后续关断状态之后以第二电压极性提供电荷。

类似于致动器16a和极板结构16b，致动器(悬置电极)22a和上极板结构22b可以形成于绝缘体材料20a上。致动器22a和上极板结构22b可以使用如在本文中所描述的相似或相同光刻、沉积和蚀刻工艺由与致动器16a和极板结构16b相同或相似材料制成。在备选实施例中，致动器22a和上极板结构22b(和/或致动器16a和极板结构16b)可以是TiN、TiN或者W、Ru、Pt、Ir以及其它材料。

这个和其它电极和/或接线的厚度可以根据特定设计参数而变化。例如，可以使用分别具有10nm、5000nm、10nm和32nm厚度的Ti/AlCu/Ti/TiN层，其在400℃退火之后将形成在AlCu之上和之下的TiAl₃。备选地，致动器22a和上极板结构22b(和/或致动器16a和极板结构16b)可以由贵金属(诸如Au)形成；或者由难熔金属(诸如W或者Ta形成)形成；或者不形成有Ti-AlCu界面，例如Ti/AlCu/Ti/TiN。备选地，梁18中的导体可以形成有由本领域中已知的过孔连接的两个或者更多接线层级。

在任何实施例中，绝缘体层20b可以随后形成于致动器22a和上极板结构22b之上。在可选实施例中，绝缘体层20b可以在其中嵌入致动器22a和上极板结构22b，或者备选地可以经历CMP工艺以暴露致动器22a和上极板结构22b。在实施例中，绝缘体层20b可以 在其表面上沉积另一牺牲性材料之前经历平坦化工艺。

在绝缘体层20b上形成另一牺牲性材料之后，可以在牺牲性材料上沉积绝缘体(氧化物)材料24以形成盖。在实施例中，可以沉积绝缘体材料24至约5μm的厚度或更多，并且可以使用任何常规CVD工艺来沉积。可以平坦化、部分平坦化或者未平坦化绝缘材料24。在实施例中，在盖24中图案化和打开排放孔26，从而暴露下面的牺牲性材料的一部分。借由排放孔26来排放或剥离牺牲性材料，以关于MEMS梁18形成上腔室28a和下腔室28b。在实施例中，该结构并且尤其是暴露的下面的牺牲性材料可以在排放以去除自然氧化物之前利用HF溶液进行清洗。在实施例中，剥离(例如排放)可以使用通过排放孔26的XeF₂蚀刻剂化学来执行。排放孔可以利用诸如电介质或金属之类的材料30来密封。

图2示出根据本发明的附加方面的MEMS结构及制造方法。具体而言，在图2所示的实施例中，结构10’包括在致动器16a和极板结构16b(例如电容器开关)之上的电介质材料14a。本领域技术人员应当理解，电介质材料14a可以是MEMS电容器电介质。此外，本领域技术人员还应当理解，电介质材料14a可以形成于MEMS梁18a或绝缘体材料14的任何组合上。例如，可以仅在极板结构16b上提供电介质材料14a；而可以在致动器22a上提供绝缘体层20a(在图1中所示)，或者反之依然。此外，本领域技术人员应当理解，绝缘体层20a或电介质材料14a可以防止致动器16a和22a之间的短路。

图3a至图3c示出由本发明的各个方面构思的操作参数的各个流程，并且其可以在图1和图2的MEMS结构以及其它MEMS结构中实施。在实施例中，可以对MEMS结构或芯片的任何电路装置的逻辑进行编程以满足这些操作参数，例如通过应用如在图3a至图3c中的任何图中所描述的不同致动电压。这可以通过感测或者确定在使用期间的致动电压的极性并且使用本发明的任何操作方案来应用不同致动电压来实现。如本领域技术人员将理解的那样，本发明的 操作参数可以在软件和/或硬件中实施，从而无需进一步解释。在实施例中，如本领域技术人员应当理解的那样，在实施操作参数期间也可以实施本领域技术人员已知的定时器。

更具体而言，本发明提供基于事件反转静电致动的MEMS开关的致动电压的极性。例如，本发明可以反转电话呼叫、数据传输或其它通信之间的致动器极性，例如在不同状态或操作条件(例如语音、呼叫、数据传输等)之间，语音、呼叫、数据传输的任意一个可以在本文中互换地使用。以此方式，有可能在两个设备之间的主动(或意外)通信之前或之后反转致动器极性。例如，有可能在并非由两个设备之间的协议(例如用于如广播SSID的事件或移动电话网络中的蜂窝切换的握手和其它规则发生的信息交换)预先确定的主动通信之前或之后反转致动器极性。

参照图3a至图3c，在图1或图2的任一MEMS结构的操作中，向致动器16a和22a中的一个或多个应用电压，以下拉MEMS梁18。通过静电力将MEMS梁18(例如悬置电极22a)拉至固定电极(例如致动器16a)所需的电压被称作吸合电压，其依赖于若干参数，包括MEMS梁18的长度、悬置电极22a和固定电极16a之间的间隔和间隙、以及MEMS梁18的弹簧常数，该弹簧常数是材料和其厚度的函数。在任何情形下，一旦跨MEMS致动器16a和20a布置电势(即吸合电压)则电介质充电开始。也就是说，应用电压将导致(i)在固定电极16a(图1)之下的电介质层20a的电介质充电和/或(ii)在固定电极16a(图2)之上的电介质层14a的电介质充电。这一电介质充电将有效地改变吸合电压并且又导致MEMS电容开关的退化。事实上，电介质充电可以导致致动故障。

为了显著增加图1和图2的MEMS结构(或其任何组合)的下拉寿命，本发明构思不同操作条件，例如下拉电压方案，其显著减小或有效消除电介质材料的电介质充电。通过简要解释，在图1和图2的MEMS结构用于蜂窝电话天线的阻抗匹配的情况下，有可能通过在操作期间维持单个极性并且针对每个连续使用而反转它来获 得双极操作的益处，而避免噪声副作用；也就是说，每次电话呼叫(或其它数据传输)将使用之前或后续呼叫的相反极性。

更具体而言，在第一操作模式中，本发明构思双极切换方案，其消除了跨MEMS电介质的单极DC电场的长时间段。例如，在电话应用中，在每次呼叫、数据传输、握手等之后从第一极性(正)向第二极性(负)切换电压或者反之亦然。更具体而言，参照图3a，本发明构思用于操作MEMS电容开关的方法，其包括：(i)在设备的第一操作条件(针对第一电话呼叫或数据传送的导通状态)的整个时间段期间应用具有第一极性(正)的致动(和保持)电压(步骤300a)；以及(ii)在第一操作条件已经完成之后(例如在关断状态之后)，在设备的第二操作条件(例如针对第二电话呼叫或数据传送的导通状态)的整个时间段期间应用具有与第一极性相反的第二极性(负)的致动(和保持)电压(步骤305a)。以此方式，使用不同的极性将有效地平衡单极操作。

例如，通过实施图3a的操作参数，MEMS梁致动器极板(致动器22a)可以相对于参考底部致动器极板(致动器极板16a)被正性地偏置。在实施例中，极性可以通过以下任一项反转：(i)相对于参考底部致动器极板(致动器极板16a)负性地偏置MEMS梁致动器极板(致动器22a)，例如+40相对0V变为-40相对0V，或者(ii)切换两个端子之间的电势(例如+40相对0V变为0相对+40V)。应当注意如果两个端子被限定为相对于第三参考，有可能使用第三方法(iii)重复(i)，其中+20相对-20V变为-20相对+20V，作为示例。此外，在实施例中，第一方法(i)可能要求在相反方向上将一个端子偏移其电势的两倍，第二方法(ii)可能要求重新路由端子之间的电压路径、交换一个源与另一个。第三方法(iii)可能要求在相反方向上将两个端子偏移其电势的两倍。

作为用于显著增加图1和图2(以及其组合)的MEMS结构的下拉寿命的附加方法，本发明构思在设备的第一操作条件的整个时间段期间应用具有第一极性(正)的第一致动电压，以及在第一操 作条件已经完成之后，应用具有第二极性(负)的第二致动电压持续至少基本上对MEMS电容器进行放电的时间量。更具体而言，参照图3b，本发明构思用于操作MEMS电容开关的方法，其包括：(i)在设备的第一操作条件(针对第一电话呼叫或数据传送的导通状态)的整个时间段期间应用具有第一极性(正)的致动(和保持)电压(步骤300b)；以及(ii)在第一操作条件已经完成之后，在设备的第二操作条件(关断状态)期间应用具有与第一极性相反的第二极性(负)的致动(和保持)电压持续至少基本上对MEMS电容器进行放电的时间量(305b)；以及在第二操作条件已经完成之后(关断状态)，在设备的第三操作条件(针对第二电话呼叫或数据传送的导通状态)的整个时间段期间应用具有第一极性(正)的致动(和保持)电压(步骤310b)。可以重复这些步骤。

作为用于显著增加图1和图2(以及其组合)的MEMS结构的下拉寿命的附加方法，本发明构思应用第一致动电压来致动MEMS结构以及应用较低的操作电压来维持设备的导通状态。也就是说，一旦已经达到吸合电压，可以提供致动电压的弛豫，而不从闭合位置释放MEMS梁18。电压中的这一降低又将降低电介质充电的速率。也就是说，一旦已经致动MEMS梁18，跨致动器的电压可以降得足够低以增加开关的寿命，但是到目前为止还未将MEMS梁18从与腔室的底板(例如致动器16a)接触释放。

更具体而言，参照图3c，本发明构思用于操作MEMS电容开关的方法，其包括：(i)跨MEMS开关应用制动电压，例如40V的致动电压(步骤300c)，以及(ii)在预先确定的时间量(例如约2倍切换时间)之后，在MEMS电容开关的操作期间，跨MEMS开关应用较低的抑制电压，例如25V的保持电压(V_hold)(步骤305c)。在实施例中，切换时间可以为约20μs，使得预先确定的时间段可以为约40μs至50μs。有利地，这一操作方法并不产生射频(rf)噪声，并且无需附加结构或对设备设计的改变。

图4示出根据本发明的各个方面在跨致动器的电势从0至+50斜 坡(ramp)至-50至0V时实施图3c的操作参数的电容的图。在图4的图中，Y轴以皮法(pF)为单位，并且X轴以电压为单位。在这一示例中，示出了有可能斜降电压以抑制MEMS梁18，如图3c中所描述的那样。例如，有可能将电压斜降至约25V，而仍然维持MEMS梁18处于降低的位置，例如导通状态。因此，一旦已经致动了致动器(例如在操作期间)，有可能减小跨致动器的静电场，由此减小电介质充电。

图5示出比较使用不同操作电压的MEMS结构的循环的曲线图。用于MEMS的致动电压被限定为用于引起MEMS梁吸合并且处于高电容状态的电压。MEMS循环包括应用0V、致动电压、0V、致动电压等，使得应用致动电压持续充分时间以用于致动MEMS梁。在一个示例中，应用致动电压持续约40微秒。循环寿命被限定为以固定量或百分比(诸如5％)改变差量电容(delta capacitance)、0V电容或致动电压电容所需的循环的数目。

更具体而言，图5示出利用较低下拉电压增加循环寿命。例如，线“A”表示35V的操作电压；而线“B”表示40V的操作电压。如这样所示，通过应用更小的电压，下拉寿命可以增加1.5倍因子的循环或更多。因此，这示出了图3c的MEMS电容开关的操作参数例如可以通过应用较低的电压来增加开关寿命。

图6示出与双极操作相比单极操作的抑制寿命的曲线图。更具体而言，图6示出了与双极(B)操作相比单极(U)操作的累积故障率。如所示，双极操作显著降低相对循环时间的故障率。这一曲线图例如可用于图3a和图3b中所示的操作。

图7示出在半导体设计、制造和/或测试中使用的设计过程的流程图。图7示出了例如在半导体IC逻辑设计、仿真、测试、版图和制造中使用的示例性设计流程900的框图。设计流程900包括如下工艺、机器和/或结构，这些工艺、机器和/或结构用于处理设计结构或设备以生成如上所述和在图1和图2中所示的设计结构和/或设备的在逻辑上或者另外在功能上等效的表示。由设计流程900处理和/ 或生成的设计结构可以被编码在机器可读传输或存储介质上，以包括数据和/或指令，该数据和/或指令在数据处理系统上被执行或另外处理时生成硬件部件、电路、设备或系统的在逻辑上、在结构上、在机械上或者另外在功能上等效的表示。因此，可以在计算机程序产品中提供该设计结构，计算机程序产品包括具有存储/编码于其中的计算机可读存储介质。机器包括但不限于在IC设计过程中所使用的任何机器，诸如设计、制造或仿真电路、部件设备或系统。例如，机器可以包括：光刻机、用于生成掩模的机器和/或设备(例如电子束写入器)、用于仿真设计结构的计算机或设备、在制造或测试过程中使用的任何装置、或者用于在功能上将设计结构的等效表示编程到任何介质中的任何机器(例如用于对可编程门阵列进行编程的机器)。

设计流程900可随被设计的表示类型而不同。例如，用于构建专用IC(ASIC)的设计流程900可能不同于用于设计标准组件的设计流程900，或不同于用于将设计实例化到可编程阵列(例如，由Inc.或Inc.提供的可编程门阵列(PGA)或现场可编程门阵列(FPGA))中的设计流程900。

图7示出了多个此类设计结构，其中包括优选地由设计过程910处理的输入设计结构920。设计结构920可以是由设计过程910生成和处理以产生硬件器件的逻辑上等效的功能表示的逻辑仿真设计结构。设计结构920还可以或备选地包括数据和/或程序指令，所述数据和/或程序指令由设计过程910处理时，生成硬件器件的物理结构的功能表示。无论表示功能和/或结构设计特性，均可以使用例如由核心开发人员/设计人员实施的电子计算机辅助设计(ECAD)生成设计结构920。当编码在机器可读数据传输、门阵列或存储介质上时，设计结构920可以由设计过程910内的一个或多个硬件和/或软件模块访问和处理以仿真或以其他方式在功能上表示例如图1和图2中示出的那些电子组件、电路、电子或逻辑模块、装置、器件或系统。因此，设计结构920可以包括文件或其他数据结构，其中包括人类和/或机器可读源代码、编译结构和 计算机可执行代码结构，当所述文件或其他数据结构由设计或仿真数据处理系统处理时，在功能上仿真或以其他方式表示电路或其他级别的硬件逻辑设计。此类数据结构可以包括硬件描述语言(HDL)设计实体或遵循和/或兼容低级HDL设计语言(例如Verilog和VHDL)和/或高级设计语言(例如C或C++)的其他数据结构。

设计过程910优选地采用和结合硬件和/或软件模块，所述模块用于合成、转换或以其他方式处理图1和图2中示出的组件、电路、器件或逻辑结构的设计/仿真功能等价物以生成可以包含设计结构(例如设计结构920)的网表980。网表980例如可以包括编译或以其他方式处理的数据结构，所述数据结构表示描述与集成电路设计中的其他元件和电路的连接的线缆、分离组件、逻辑门、控制电路、I/O设备、模型等的列表。网表980可以使用迭代过程合成，其中网表980被重新合成一次或多次，具体取决于器件的设计规范和参数。对于在此所述的其他设计结构类型，网表980可以记录在机器可读数据存储介质上或编程到可编程门阵列中。所述介质可以是非易失性存储介质，例如磁或光盘驱动器、可编程门阵列、压缩闪存或其他闪存。此外或备选地，所述介质可以是可在其上经由因特网或其他适合联网手段传输和中间存储数据分组的系统或高速缓冲存储器、缓冲器空间或导电或光导器件和材料。

设计过程910可以包括用于处理包括网表980在内的各种输入数据结构类型的硬件和软件模块。此类数据结构类型例如可以驻留在库元件930内并包括一组常用元件、电路和器件，其中包括给定制造技术(例如，不同的技术节点，32纳米、45纳米、90纳米等)的模型、布图和符号表示。所述数据结构类型还可包括设计规范940、特征数据950、检验数据960、设计规则970和测试数据文件985，它们可以包括输入测试模式、输出测试结果和其他测试信息。设计过程910还可例如包括标准机械设计过程，例如用于诸如铸造、成型和模压成形等操作的应力分析、热分析、机械事件仿真、过程仿真。机械设计领域的技术人员可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下理解在设计过程910中使用的可能机械设计工具和应用的范围。设计过程910还可包括用于执行诸 如定时分析、检验、设计规则检查、放置和路由操作之类的标准电路设计过程的模块。

设计过程910采用和结合逻辑和物理设计工具(例如HDL编译器)以及仿真建模工具以便与任何其他机械设计或数据(如果适用)一起处理设计结构920连同示出的部分或全部支持数据结构，从而生成第二设计结构990。

设计结构990以用于机械设备和结构的数据交换的数据格式(例如以IGES、DXF、Parasolid XT、JT、DRC或任何其他用于存储或呈现此类机械设计结构的适合格式)驻留在存储介质或可编程门阵列上。类似于设计结构920，设计结构990优选地包括一个或多个文件、数据结构或其他计算机编码的数据或指令，它们驻留在传输或数据存储介质上，并且由ECAD系统处理时生成图1和图2中示出的本发明的一个或多个实施例的逻辑上或以其他方式在功能上等效的形式。在一个实施例中，设计结构990可以包括在功能上仿真图1和图2中示出的器件的编译后的可执行HDL仿真模型。

设计结构990还可以采用用于集成电路的布图数据交换的数据格式和/或符号数据格式(例如以GDSII(GDS2)、GL1、OASIS、图文件或任何其他用于存储此类设计数据结构的适合格式存储的信息)。设计结构990可以包括信息，例如符号数据、图文件、测试数据文件、设计内容文件、制造数据、布图参数、线缆、金属级别、通孔、形状、用于在整个生产线中路由的数据，以及制造商或其他设计人员/开发人员制造上述以及图1和图2中示出的器件或结构所需的任何其他数据。设计结构990然后可以继续到阶段995，例如，在阶段995，设计结构990：继续到流片(tape-out)，被发布到制造公司、被发布到掩模室(mask house)、被发送到其他设计室，被发回给客户等。

上述方法用于集成电路芯片制造。制造者可以以原始晶片形式(即，作为具有多个未封装芯片的单晶片)、作为裸小片或以封装的形式分发所得到的集成电路芯片。在后者的情况中，以单芯片封装(例如，引线固定到母板的塑料载体或其他更高级别的载体)或多芯片封装(例如， 具有一个或两个表面互连或掩埋互连的陶瓷载体)来安装芯片。在任何情况下，所述芯片然后都作为(a)中间产品(如母板)或(b)最终产品的一部分与其他芯片、分离电路元件和/或其他信号处理装置集成。最终产品可以是任何包括集成电路芯片的产品，范围从玩具和其他低端应用到具有显示器、键盘或其他输入设备及中央处理器的高级计算机产品。

出于示例目的给出了对本发明的各种实施例的描述，但所述描述并非旨在是穷举的或限于所公开的各实施例。在不偏离所描述的实施例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员而言，许多修改和变化都将是显而易见的。在此使用的术语的选择是为了最佳地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中存在的技术的技术改进，或者使本领域的其他技术人员能够理解在此公开的各实施例。

Claims (19)

1.一种用于微机电系统结构的方法，包括：

向微机电系统(MEMS)结构的致动器应用第一极性的电压，以将所述微机电系统结构置于用于第一操作条件的预定状态，其中所述第一极性的电压是在第一导通状态期间所应用的致动电压；以及

在后续操作条件期间向所述微机电系统结构的所述致动器应用与所述第一极性的电压相反极性的第二极性的电压，其中所述第二极性的电压是在后续导通状态期间所应用的致动电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一操作条件是数据的传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

在设备的所述第一操作条件的整个时间段期间应用所述第一极性的电压；以及

在所述设备的所述后续操作条件的整个时间段期间应用所述第二极性的电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导通状态和所述后续导通状态与相应的电话呼叫或数据传输相关联。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二极性的电压使单极操作平衡。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在导通状态期间应用所述第一极性的电压，并且在关断状态期间应用所述第二极性的电压。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括在后续导通状态期间应用所述第一极性的电压，其中在所述第一操作条件和后续操作条件的整个时间段期间应用所述第一极性的电压，并且在所述第一操作条件已经完成之后，应用所述第二极性的电压以在关断状态期间对微机电系统电容器进行放电。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述应用所述第二极性的电压被应用持续预定时间量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预定时间量为约1分钟。

10.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一操作条件包括应用两步电压；以及

所述后续操作条件包括应用另一两步电压。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述第一操作条件的所述两步电压的第一电压的绝对值大于第二电压的绝对值；并且

所述第二极性的电压的绝对值大于所述后续操作条件的所述另一两步电压的绝对值。

12.一种用于微机电系统结构的方法，包括：

向微机电系统(MEMS)结构应用第一极性的电压；

在所述微机电系统结构的关断状态或后续致动状态期间向微机电系统梁应用第二极性的电压，其中：

所述第一极性的电压与所述第二极性的电压相反；

所述第一极性的电压将所述微机电系统结构置于数据传输模式；

在所述数据传输模式的结尾之后应用所述第二极性的电压；以及

所述第二极性的电压减小跨所述微机电系统结构的电介质充电。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述微机电系统结构的关断状态中应用所述第二极性的电压。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二极性的电压使所述微机电系统结构的单极操作平衡。

15.根据权利要求12所述的方法，其中在所述微机电系统结构的关断状态期间应用所述第二极性的电压持续预定时间量。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定时间量为约1分钟。

17.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述第一极性的电压包括应用两步电压，其中所述两步电压的第一电压的绝对值大于第二电压的绝对值；并且

所述第二极性的电压包括应用另一两步电压，其中所述另一两步电压的第一电压的绝对值大于第二电压的绝对值。

18.根据权利要求12所述的方法，其中在致动的整个时间期间应用所述第一极性的电压，并且在所述微机电系统结构的所述后续致动状态的整个时间期间应用所述第二极性的电压。

19.一种在计算机辅助设计系统中用于生成微机电系统结构的功能设计模型的方法，所述方法包括：

生成在导通状态和关断状态之间可移动的微机电系统梁的功能表示，所述微机电系统梁包括在电介质材料内的第一组致动器和电容器极板；以及

生成第二组致动器和另一电容器极板的功能表示，所述第二组致动器和所述另一电容器极板与所述第一组致动器和所述电容器极板由绝缘体层分离，

其中所述表示还包括所述第一组致动器和所述第二组致动器中的至少一组被构造和配置为在导通状态中以第一极性的电压提供电荷并且在所述微机电系统结构处于后续关断状态之后以第二极性的电压提供电荷。